瑞士手表机械机芯里摆轮是如何工作的?

发布日期:2016-09-10

摆轮,由会来回摆动的有轴臂的轮组成,内有螺旋状游丝。摆轮、游丝等共同构成了机芯的调速器,对瑞士手表的走时有决定性影响。

  

  温度变化对表有负面影响,因为温度会改变钢制游丝的弹性和有效活动长度。高温会使游丝膨胀,摆轮速率降低,而低温则会使摆轮加速。所以,在自动补偿游丝发明以前,瑞士的制表师们都采用双金属补偿摆轮。即依靠两种金属不同的膨胀系数来达到温度误差补偿的目的。200多年前,英国人JohnArnold发明了截断式双金属补偿摆轮:在靠近轴臂附近有两个截断处,作为金属热胀冷缩的缓冲。这种摆轮的外层是铜,约占摆轮厚度2/3,内层是钢,占1/3。两种金属拥有不同的膨胀系数,当温度上升时,铜外层膨胀系数大于钢内层,迫使在截断处摆轮环向内弯曲,缩小了摆轮半径,降低了惯性力矩,从而补偿了随温度升高而改变弹性和长度的游丝的变化。当温度降低时,铜外层收缩系数大于钢内层,迫使摆轮环向外弯,有效半径增大,力矩增大速率放慢,补偿了由于低温而加速了的游丝的变化,这就是冷热温度补偿(ColdandHeatAdjust)。

  值得一提的是广泛用在天文台级机芯的光摆,在铜铍镍合金被用在摆轮上以前,大多数是铜制的摆轮,但由于铜本身受温度影响,误差变化较大,而且比重不均一,所以天文台机芯都采用了铜铍镍合金作为摆轮材料,它质地均匀,稳定,受温度影响变化较小,是一种理想的材料。

  

  摆轮运转的平均与否直接影响走时精确度,摆轮摆动是否平均除了决定于它的质地是否均匀外,还跟它的真圆度有关,而真圆度与摆轮轴臂数目有关。我们常见的有两臂,也有三臂的,四臂的。就是说,摆轮的轴臂越多,它所围成的摆轮就越接近理论上的真圆,运转起来就越稳定,走时越准。

  相较于游丝部分的调校,调校摆轮的困难度就要高出许多,通常需要由极具经验的瑞士手表师傅以手工仔细调整。摆轮质地的均匀以及摆轮的真圆度影响摆轮摆动平均与走时准确,因此摆轮调校的重点也在于此:使摆轮每一个部分的重量一致以避免方位差的产生。一般来说腕表机芯在出厂时都已经过严密的测试,像是摆轮这种会严重影响精确度的零件在出厂前都会经过仔细的调校以确保品质,因此一般在正常情况之下是不需要靠调校摆轮来调整时间的。只有在人为因素导致摆轮精度严重受损,或是更换游丝、车芯时,才需要将摆轮重新调校。另外像百达翡丽、劳力士等没有快慢针设计,只能靠调校摆轮上的砝码或螺丝来调时。

  

  除了环形摆轮(光摆)之外,其他可供调校的摆轮上一定都有呈对称排列的螺丝或砝码,这些螺丝或砝码就是调整点。调校原理依照简谐运动的理论,力矩越大则摆动周期越大,而频率就会降低。所以在调校砝码摆轮时将砝码的缺口调向摆轮圆心,或调整补偿螺丝摆轮时将螺丝向圆心外调整都会使力矩加大、频率降低,就能将走时调慢;相反的在调校砝码摆轮时将砝码的缺口调离摆轮圆心,或调整补偿螺丝摆轮时将螺丝向圆心内调整都会使力矩降低、提高频率,使走时加快。

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